DE102011118295A1 - Producing an aluminum foam body, comprises providing a microporous body made of aluminum alloy reinforced with hard material particles, and melting the microporous body and then treating a melt under vacuum by acting upon with vibrations - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines hochfesten Aluminium-Schaumkörpers sowie den Aluminiumschaumkörper selbst.The invention relates to a method for producing a high-strength aluminum foam body and the aluminum foam body itself.
Im Kraftfahrzeugbau werden metallische Schäume, insbesondere Aluminiumschäume, die ein gutes Energieabsorptionsvermögen zeigen, beispielsweise als Leichtbau-Crashschutzelemente eingesetzt. Generell bietet die Verwendung von Metallschäumen in dynamisch hoch beanspruchten Maschinen eine Reduktion der Masse und Verbesserung der dynamischen Steifigkeit und der Dämpfungseigenschaften. Weitere Anwendungsfelder für metallische Schäume umfassen z. B. Wärmekapselungen, Filter, Katalysatorträger oder schallabsorbierende Verkleidungen.In motor vehicle construction, metallic foams, in particular aluminum foams, which exhibit good energy absorption capacity are used, for example, as lightweight crash protection elements. In general, the use of metal foams in dynamically stressed machines offers a reduction of the mass and improvement of the dynamic stiffness and the damping properties. Other applications for metallic foams include z. As heat capsules, filters, catalyst support or sound-absorbing panels.
Ein üblicher Herstellungsweg eines Metallschaums umfasst das Mischen eines Metallpulvers mit einem Metallhydrid, die Mischung wird dann durch Heißpressen oder Strangpressen zu einem Körper, meist als „Bolzen” bezeichnet, verarbeitet. Durch Erhitzen auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Metalls wird aus dem Metallhydrid gasförmiger Wasserstoff freigesetzt, der das Metallmaterial aufschäumt. Alternativ wird Gas in eine Metallschmelze eingeblasen, der Schäumzusätze zugegeben wurden.One common way to make a metal foam involves mixing a metal powder with a metal hydride, which is then processed into a body, usually called a "bolt", by hot pressing or extrusion molding. By heating to a temperature above the melting point of the metal gaseous hydrogen is released from the metal hydride, which foams the metal material. Alternatively, gas is blown into a molten metal to which foaming additives have been added.
Diese Aluminiumschäume haben eine hohe Porosität und eine geringe Dichte, und sind mit der mäßigen spezifischen Steifigkeit und Festigkeit deformierbar, weshalb sie als die obengenannten Crashstrukturen eingesetzt werden. Aluminiumschäume sind daher bis dato in Anwendungsbereichen einsetzbar, die eine sehr hohe Festigkeit erfordern.These aluminum foams have a high porosity and a low density, and are deformable with the moderate specific rigidity and strength, and therefore they are used as the above-mentioned crash structures. Aluminum foams are therefore used to date in applications that require a very high strength.
Ferner zielen bekannte Darstellungsverfahren von Aluminiumschäumen nicht auf die Darstellung bereits bauteilformnaher Aluminiumschaumprodukte ab.Furthermore, known methods of displaying aluminum foams are not aimed at the presentation of aluminum foam products which are already close to the component shape.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Darstellung von Metallschäumen, insbesondere von Aluminiumschäumen zu schaffen, das es erlaubt, hochfeste Aluminiumschaumkörper prozesssicher zu fertigen, die eine im Vergleich zu bekannten Aluminiumschaumkörpern deutlich erhöhte Betriebsfestigkeit aufweisen.Based on this prior art, it is an object of the present invention to provide a process for the preparation of metal foams, in particular of aluminum foams, which allows to produce high-strength aluminum foam body process reliable, which have a significantly higher compared to known aluminum foam body fatigue strength.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a method having the features of claim 1.
Ferner ergibt sich die Aufgabe der Bereitstellung hochfester Metallschaumkörper, insbesondere Aluminiumschaumkörper.Furthermore, the object of providing high-strength metal foam body, in particular aluminum foam body results.
Ein entsprechender Schaumkörper wird mit den Merkmalen des Anspruchs 7 offenbart.A corresponding foam body is disclosed with the features of claim 7.
Weiterbildungen von Verfahren und Bauteil sind in den jeweiligen Unteransprüchen ausgeführt.Further developments of method and component are carried out in the respective subclaims.
Eine erste Ausführungsform bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines hochfesten Aluminium-Schaumkörpers, das zunächst die Bereitstellung eines mikroporösen Körpers aus einer mit Hartstoffpartikeln verstärkten Aluminiumlegierung voraussetzt, die eine Zusammensetzung mit einem Si-Anteil von zumindest 15 Vol.-% und gelöstem Stickstoff aufweist. Der mikroporöse Körper wird aufgeschmolzen und die Schmelze unter Vakuum durch Beaufschlagen mit Vibrationen behandelt, wobei Makroporen durch Freisetzen des in der Aluminiumlegierung gelösten Stickstoffs und Aufweiten der Mikroporen durch den freigesetzten Stickstoff erzeugt werden, die die Schaumstruktur bilden. Durch ein schnelles Abschrecken der Schmelze kann das Gefüge mit den Makroporen beibehalten und somit der Schaumkörper erhalten werden.A first embodiment relates to a method of manufacturing a high strength aluminum foam body which first requires providing a microporous body of a hard material particle reinforced aluminum alloy having a composition having an Si content of at least 15% by volume and dissolved nitrogen , The microporous body is melted and the melt is treated under vacuum by vibratory application to produce macropores by liberating the nitrogen dissolved in the aluminum alloy and expanding the micropores by the liberated nitrogen that forms the foam structure. By a rapid quenching of the melt, the structure can be maintained with the macropores and thus the foam body can be obtained.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es so möglich, einen hochfesten Aluminiumschaumkörper aus einer AMC-Legierung (Aluminium-Matrix-Composit) herzustellen, der im Vergleich zu bekannten Schaumkörpern aus Aluminiumlegierungen deutlich höhere Festigkeitswerte und damit eine erhöhte Betriebsfestigkeit aufweist. Ferner wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Prozesssicherheit und Reproduzierbarkeit bei der Herstellung eines hochfesten Schaumkörpers aus Aluminiumlegierungen erhöht.With the method according to the invention, it is thus possible to produce a high-strength aluminum foam body made of an AMC alloy (aluminum matrix composite), which has significantly higher strength values and thus increased fatigue strength in comparison with known foam bodies of aluminum alloys. Furthermore, with the method according to the invention, the process reliability and reproducibility in the production of a high-strength foam body of aluminum alloys is increased.
Das Leichtbaupotential von AMC-Legierungen wird ausgeweitet, da deren ursprüngliche Dichte von 2,9 g/cm3 durch das Aufschäumen auf unter 2 g/cm3, insbesondere auf 1,2 g/cm3 reduziert werden kann.The lightweight potential of AMC alloys is extended, since their original density of 2.9 g / cm 3 can be reduced by foaming to below 2 g / cm 3 , in particular to 1.2 g / cm 3 .
Vorteilhaft wird durch Sprühkompaktieren der mit Hartstoffpartikeln verstärkten Aluminiumlegierung unter Stickstoffzufuhr der Körper, der als Bolzen geformt sein kann, und mit dem die Schmelzbehandlung durchgeführt wird, hergestellt. Auf diese Weise wird der Bolzen mit der beim Sprühkompaktieren unvermeidbaren Ausgangsporosität geschaffen und gleichzeitig erfolgt mit Stickstoff als Verdüsungsgas die Aufnahme des Stickstoffs in die Legierung.Advantageously, by spray compacting the aluminum alloy reinforced with hard material particles under nitrogen supply, the body, which may be formed as a bolt, and with which the melt treatment is carried out. In this way, the bolt is created with the unavoidable in the spray compaction output porosity and at the same time takes place with nitrogen as Verdüsungsgas the inclusion of nitrogen in the alloy.
Die Schmelzbehandlung kann bei einer Temperatur in einem Bereich von 650 bis 850°C, vorzugsweise bei etwa 720°C durchgeführt werden, und die Dauer der Vibrationsbeaufschlagung der Schmelze kann in einem Bereich von etwa 0,5 bis etwa 2 h liegen und wird bevorzugt 1 h betragen.The melt treatment may be carried out at a temperature in a range of 650 to 850 ° C, preferably at about 720 ° C, and the duration of vibration exposure of the melt may be in a range of about 0.5 to about 2 hours, and is preferably 1 h amount.
Geeignete AMC-Legierungen weisen eine Zusammensetzung auf, die 15 bis 35 Vol.-% Si, 3 bis 7 Vol.-% Fe, 1 bis 3 Vol.-% Ni, 1 bis 5 Vol.-% Mn, 0,5 bis 2 Vol.-% Mg, 20 bis 30 Vol.-% SiCpulver, und einen Rest Al mit den üblichen Verunreinigungsspuren aufweist.Suitable AMC alloys have a composition comprising 15 to 35 vol.% Si, 3 to 7 vol.% Fe, 1 to 3 vol.% Ni, 1 to 5 vol.% Mn, 0.5 to 2 vol .-% Mg, 20 to 30 vol .-% SiC powder , and a balance Al having the usual traces of contamination.
Eine AMC-Legierung, die besonders gute Eigenschaften und Festigkeitswerte des daraus geschaffenen Schaumkörpers liefert, weist eine Zusammensetzung aus 25 Vol.-% Si, 5 Vol.-% Fe, 2 Vol.-% Ni, 3 Vol.-% Mn, 1 Vol.-% Mg, 25 Vol.-% SiCpulver, und der Rest ist Al, mit den üblichen Verunreinigungsspuren auf.An AMC alloy which gives particularly good properties and strength values of the foam body created therefrom has a composition of 25% by volume of Si, 5% by volume of Fe, 2% by volume of Ni, 3% by volume Mn, 1 Vol .-% Mg, 25 vol .-% SiC powder , and the rest is Al, with the usual traces of contamination on.
Der Schaumkörper aus einer AMC-Legierung weist so eine hohe Festigkeit, sowie Verschleißbeständigkeit und hohe Wärmebeanspruchbarkeit, bzw. Wärmeschockbeständigkeit auf. Auch das E-Modul und die Betriebsfestigkeit sind im Vergleich zu herkömmlichen Aluminiumschaumstrukturen erhöht.The AMC alloy foam body thus has high strength as well as wear resistance and high heat resistance, and thermal shock resistance, respectively. Also, the modulus of elasticity and the fatigue strength are increased in comparison to conventional aluminum foam structures.
Der hergestellte Schaumkörper kann weiterbearbeitet werden, etwa zerspanend durch Sägen, Fräsen, Bohren oder Drehen, um so ein Bauteil zu fertigen. In einer vorteilhaften Variante können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren aber auch endkonturnahe Schaumkörper-Bauteile hergestellt werden, indem beim Schmelzen, bei der Schmelzbehandlung und dem Abschrecken eine Schmelzform verwendet wird, die der Bauteilkontur entspricht. Solche endkonturnah hergestellten Schaumkörper-Bauteile erfordern vorteilhaft keine Nacharbeiten oder nur mit sehr geringem Aufwand.The foam body produced can be further processed, such as cutting by sawing, milling, drilling or turning, so as to manufacture a component. In an advantageous variant, however, it is also possible with the method according to the invention to produce near-foam foam body components by using a melt mold during melting, during melt treatment and quenching which corresponds to the component contour. Such near-net shape produced foamed body components advantageously require no rework or only with very little effort.
Ein erfindungsgemäßer Schaumkörper, der vorteilhaft sogar ein endkonturnahes Bauteil sein kann, besteht aus einer hochfesten mit Hartstoffpartikeln verstärkten Aluminiumlegierung und lässt sich insbesondere durch ein erfindungsgemäßes Verfahren darstellen.A foamed body according to the invention, which can advantageously even be a near-net shape component, consists of a high-strength aluminum alloy reinforced with hard material particles and can be represented in particular by a method according to the invention.
Die Zusammensetzung der mit Hartstoffpartikeln verstärkten Aluminiumlegierung des Schaumkörpers weist 15 bis 35 Vol.-% Si, 3 bis 7 Vol.-% Fe, 1 bis 3 Vol.-% Ni, 1 bis 5 Vol.-% Mn, 0,5 bis 2 Vol.-% Mg, 20 bis 30 Vol.-% SiCpulver, der Rest ist Al, mit den üblichen Verunreinigungsspuren auf. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Zusammensetzung aus 25 Vol.-% Si, 5 Vol.-% Fe, 2 Vol.-% Ni, 3 Vol.-% Mn, 1 Vol.-% Mg, 25 Vol.-% SiCpulver, der Rest ist Al, mit den üblichen Verunreinigungsspuren.The composition of the hard material particles reinforced aluminum alloy of the foam body has 15 to 35 vol.% Si, 3 to 7 vol.% Fe, 1 to 3 vol.% Ni, 1 to 5 vol.% Mn, 0.5 to 2 vol .-% Mg, 20 to 30 vol .-% SiC powder , the rest is Al, with the usual traces of contamination on. In a preferred embodiment, the composition of 25 vol .-% Si, 5 vol .-% Fe, 2 vol .-% Ni, 3 vol .-% Mn, 1 vol .-% Mg, 25 vol .-% SiC powder The rest is Al, with the usual traces of contamination.
Durch die Schaumstruktur liegt die Dichte des Schaumkörpers aus der AMC-Legierung unter 2 g/cm3, und beträgt insbesondere 1,2 g/cm3.Due to the foam structure, the density of the foam body of the AMC alloy is less than 2 g / cm 3 , and is in particular 1.2 g / cm 3 .
Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren dargelegt. Der Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient der Unterstützung der Beschreibung und dem erleichterten Verständnis des Gegenstands. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.These and other advantages are set forth by the following description with reference to the accompanying figures. The reference to the figures in the description is to aid in the description and understanding of the subject matter. The figures are merely a schematic representation of an embodiment of the invention.
Dabei zeigen:Showing:
Hochfeste Leichtmetalllegierungen zur Substitution von Stahl- oder Gusseisen sind mit Hartstoffpartikeln verstärkt. Allgemein werden Verbundwerkstoffe aus Hartstoffpartikeln in einer metallischen Matrix als MMC-Legierungen (Metal Matrix Composite) bezeichnet, handelt es sich bei der metallischen Matrix um eine Aluminiumlegierung, werden diese als AMC-Legierungen bezeichnet (Aluminium Matrix Composite). Als Hartstoffpartikel werden häufig Siliziumkarbid oder Korund mit einem Anteil von bis zu 20 Prozent eingesetzt.High-strength light metal alloys for the substitution of steel or cast iron are reinforced with hard material particles. In general, composites of hard material particles in a metallic matrix are referred to as MMC alloys (metal matrix composite); if the metallic matrix is an aluminum alloy, these are referred to as AMC alloys (aluminum matrix composite). As hard material particles often silicon carbide or corundum are used with a share of up to 20 percent.
Die Verwendung von AMC-Legierungen in Kombination mit der Sprühkompaktierung der AMC-Legierung ist bereits zur Herstellung von Reibringen für eine Bremsscheibe bekannt und wird beispielsweise in der
Die Erfindung bezieht sich hingegen auf ein schmelztechnisches Verfahren zur Herstellung eines hochfesten Aluminiumschaumkörpers aus einer AMC-Legierung. Bei den Hartstoffpartikeln, die vorwiegend keramische Partikel sind, kann es sich um SiC, Al2O3, TiO2, B4C oder Diamant handeln. Erfindungsgemäß wird als Ausgangswerkstoff eine sprühkompaktierte AMC-Legierung eingesetzt, wodurch die Voraussetzungen für die Herstellung des Schaumkörpers geschaffen werden. Die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte sind in
Das Ausgangsmaterial, eine mittels SiC-Partikel verstärkte sprühkompaktierte Aluminiumlegierung, wird in eine Schmelzform eingelegt und in einer Heizvorrichtung, z. B. einem Ofen, unter Vakuum sehr schnell auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur erwärmt und über eine bestimmte Zeitdauer auf diesem Temperaturniveau behandelt. Hierbei werden Vibrationen in die Schmelze eingeleitet.
Nach der Behandlung in dem Ofen wird die Schmelzform entnommen und sofort abgeschreckt. Das Abschrecken kann mittels Wasser oder Öl mit oder ohne Zusätze in herkömmlicher Weise durchgeführt werden. Das schnelle Abschrecken ist wichtig, um einen „Einfriereffekt” zu erzeugen, bzw. um das während der Schmelzbehandlung erzeugte Gefüge ohne Reorganisationsreaktionen beizubehalten.After treatment in the oven, the melt mold is removed and immediately quenched. The quenching can be carried out by means of water or oil with or without additives in a conventional manner. Fast quenching is important in order to produce a "freezing effect" or to maintain the microstructure produced during the melt treatment without reorganization reactions.
Die Solidus- und Liqudustemperatur von sprühkompaktierten Aluminiumlegierungen dieser Art liegen bei ca. 550°C und 620°C, also etwas höher als die nicht verstärkter herkömmlicher Aluminiumlegierungen. Für die Schmelzbehandlung sind daher höhere Temperaturen nötig. Mit einer Schmelztemperatur von etwa 720°C lässt sich das gewünschte Gefüge prozesssicher herstellen.The solidus and liquid temperature of spray-compacted aluminum alloys of this type are at about 550 ° C and 620 ° C, which is slightly higher than the non-reinforced conventional aluminum alloys. For the melt treatment therefore higher temperatures are needed. With a melting temperature of about 720 ° C, the desired microstructure can be produced reliably.
Mittels Sprühkompaktieren kann eine Zusammensetzung der eingesetzten AMC-Legierung realisiert werden, die unerwünschte chemische Reaktionen bei solchen hohen Temperaturen zwischen der Aluminiummatrixlegierung und den keramischen Hartstoffpartikeln minimiert oder gar ausschließt. In der Regel sind bei derartigen hohen Behandlungstemperaturen und entsprechenden Behandlungszeiten chemische Reaktionen wie (4Al + 3SiC → Al4C3 + 3Si) oder (4Al + 4SiC → Al4SiC4 + 3Si) in der Schmelze zu erwarten, Vorteilhaft können diese Reaktionen beim Einsatz einer sprühkompaktierten AMC-Legierung unterbunden werden, da diese Reaktionsprodukte in ungünstiger Weise das Material sehr spröde und gegen Wasserstoffkorrosion sehr empfindlich machen.Spray compaction can be used to realize a composition of the AMC alloy used which minimizes or even precludes unwanted chemical reactions at such high temperatures between the aluminum matrix alloy and the ceramic hard material particles. In general, chemical reactions such as (4Al + 3SiC → Al4C3 + 3Si) or (4Al + 4SiC → Al4SiC4 + 3Si) are to be expected in the melt at such high treatment temperatures and corresponding treatment times. These reactions may be advantageous when using a spray-compacted AMC alloy be prevented because these reaction products unfavorably make the material very brittle and very sensitive to hydrogen corrosion.
Eine bevorzugte Zusammensetzung der eingesetzten sprühkompaktierten AMC-Legierung ist:
Der wesentliche Vorteil der ausgewählten Legierung ist der hohe Si-Anteil, der hier bei 25% liegt, was gießtechnisch nicht realisierbar sondern nur durch Sprühkompaktieren erhältlich ist, da der Eutektikumsbereich von gießtechnisch herstellbaren Aluminiumlegierungen bei etwa 13% bzw. maximal 14% liegt. So können sprühkompaktierte Al-Legierungen, bedingt durch den Herstellungsprozess, hohe Si-Gehalte von 15 bis 35% zur Verbesserung der Verschleißbeständigkeit aufweisen, während hohe Anteile an Fe, Ni, Co u. a. für eine gute Warmfestigkeit sorgen.The main advantage of the selected alloy is the high Si content, which is here at 25%, which is not feasible casting technology but only available by spray compacting, since the eutectic range of aluminum alloys produced by casting technology is about 13% and a maximum of 14%. Thus, spray-compacted Al alloys, due to the manufacturing process, can have high Si contents of 15 to 35% to improve wear resistance, while high levels of Fe, Ni, Co, and the like. a. ensure good heat resistance.
Beim Sprühkompaktieren, einer zwischen der Schmelzmetallurgie und Pulvermetallurgie anzusiedelnden Verfahrenstechnologie, wird ein flüssiger Metallstrom mit Hilfe eines inerten Gases durch eine Düse versprüht und die feinen Metalltropfen werden mit einer hohen Sprühgeschwindigkeit auf einen Drehteller geschleudert, wo sie abgefangen werden und zu einem Bolzen kompaktieren. Dabei entstehen abhängig von Sprühparametern Mikroporositäten im Bolzen, die bei der üblichen Verwendung von sprühkompaktierten Halbzeugen durch Strangpressen oder isostatisches Heißpressen (HIP) beseitigt werden, um ein verdichtetes Material zu erhalten.In spray compacting, a process technology to be located between melt metallurgy and powder metallurgy, a liquid metal stream is sprayed through a nozzle with the aid of an inert gas and the fine metal drops are spun onto a turntable at a high spray speed where they are captured and compacted into a stud. Depending on the spraying parameters, microporosities are formed in the bolt, which are eliminated in the usual use of spray-compacted semi-finished products by extrusion or isostatic hot pressing (HIP) in order to obtain a compacted material.
Als Verdüsungsgas wird vorzugsweise Stickstoff verwendet, der in die sprühkompaktierte Legierung eindiffundiert, sich während des Sprühens in einer bestimmten Menge in der Legierung löst und teilweise auch als Mikroporen in dem gesprühten Material eingeschlossen wird.Nitrogen is preferably used as the atomizing gas, which diffuses into the spray-compacted alloy, dissolves in the alloy in a certain amount during spraying, and is partly also entrapped as micropores in the sprayed material.
So wird für das erfindungsgemäße Verfahren eine nicht verdichtete sprühkompaktierte AMC-Legierung eingesetzt, in der daher Mikroporositäten vorhanden sind, siehe Aufnahmen in (
Der hohe Anteil von Silizium in der AMC-Legierung wird bei der erfindungsgemäßen Schmelzbehandlung zum Ausschluss der chemische Reaktion zwischen Aluminium und SiC genutzt. Neben der Tatsache, dass diese Reaktion durch den hohen Si-Anteil unterdrückt wird, können die kritische Reaktionstemperatur sowie Reaktionszeiten deutlich erhöht werden, wie zum Beispiel auf 850°C und 2 h Behandlungszeit.The high proportion of silicon in the AMC alloy is used in the inventive melt treatment to exclude the chemical reaction between aluminum and SiC. In addition to the fact that this reaction is suppressed by the high Si content, the critical reaction temperature and reaction times can be significantly increased, for example to 850 ° C and 2 h treatment time.
So eröffnet sich die Möglichkeit, die Schmelze aus der sprühkompaktierten AMC-Legierung beispielsweise bei einer Temperatur von 720°C 1 h lang entsprechend der erfindungsgemäßen Schmelzbehandlung, bei der die Porositäten des Schaumkörpers erzeugt werden, zu behandeln.This opens up the possibility of treating the melt from the spray-compacted AMC alloy, for example at a temperature of 720 ° C. for 1 h, in accordance with the novel melt treatment in which the porosities of the foam body are produced.
Nach dem Aufschmelzen der AMC-Legierung bei 720°C werden die bestehenden mikroporösen Stellen durch den aus der Legierung wieder freigesetzten Stickstoff aufgefüllt. Während der Behandlung unter mechanischen Vibrationen werden die Mikroporositäten durch den freigesetzten gasförmigen Stickstoff aufgebläht. Die gebildete Makroporosität ist in der Aufnahme von
Somit wird der hochporöse Schaumkörper aus einer AMC-Legierung erhalten, deren Gefüge in der in
Der erfindungsgemäße Schaumkörper aus einer AMC-Legierung weist mechanische Eigenschaften hinsichtlich Festigkeit und Verschleißbeständigkeit auf, die deutlich besser sind als die herkömmlicher Aluminiumschaumkörper.The AMC alloy foam body according to the invention has mechanical properties in terms of strength and wear resistance, which are significantly better than the conventional aluminum foam body.
Für einen erfindungsgemäßen Schaumkörper wurden folgende mechanische Werte ermittelt:
Somit weist der erfindungsgemäß hergestellte Schaumkörper sehr hohe mechanische Festigkeitswerte auf.Thus, the foam body produced according to the invention has very high mechanical strength values.
Weiter erhöhen die bei der Schmelzbehandlung erzeugten Siliziumprimärkristalle und die intermetallischen Phasen wie z. B. Al3Si2Fe und Al4SiFeNi die Matrix- und Verschleißfestigkeit der Legierung deutlich.Further increase the silicon primary crystals generated in the melt treatment and the intermetallic phases such. As Al 3 Si 2 Fe and Al 4 SiFeNi the matrix and wear resistance of the alloy clearly.
Anhand der in
Das erfindungsgemäße Schmelzbehandlungsverfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einem hochfesten Aluminiumschaum ist kostengünstig und prozesssicher. Der Schaumkörper weist eine geringe Dichte von 1,2 g/cm3 auf und besitzt so großes Leichtbaupotential. Gleichzeitig verfügt er über ein sehr hohes E-Modul, hohe Festigkeit und Verschleißbeständigkeit durch die SiC-Verstärkung sowie hohe thermische Beständigkeit durch den hohen Si-, Ni- und Fe-Anteil im Gefüge.The inventive melt treatment process for producing a component from a high-strength aluminum foam is inexpensive and reliable. The foam body has a low density of 1.2 g / cm 3 and thus has great lightweight potential. At the same time, it has a very high modulus of elasticity, high strength and wear resistance due to the SiC reinforcement and high thermal resistance due to the high Si, Ni and Fe content in the microstructure.
Ferner besitzt der Schaumkörper ein hohes Dämpfungsvermögen und zeigt auch unter hohen Wärmebeanspruchungen durch Mg- und Mn-Zusätze in der Aluminiummatrix chemische Stabilität. Der Schaumkörper weist durch die Herstellungsweise keine offenen Poren sondern nur geschlossene Poren auf, was zu einer äußerst geringen Korrosionsanfälligkeit und höchster Betriebsfestigkeit beiträgt.Furthermore, the foam body has a high damping capacity and shows chemical stability even under high thermal stresses by Mg and Mn additives in the aluminum matrix. The foam body has by the method of manufacture no open pores but only closed pores, which contributes to an extremely low susceptibility to corrosion and highest operational stability.
Durch die Verwendung einer Schmelzform, die die endkonturnahe Herstellung von Bauteilen ermöglicht, ergeben sich viele geometrische Freiheitsgrade zur Anfertigung der Bauteile.By using a melt mold, which allows the near-net shape production of components, many geometrical degrees of freedom result for the preparation of the components.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102009049875 A1 [0033] DE 102009049875 A1 [0033]
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